輪胎要作動平衡 您知道引擎也要嗎?

▲在曲軸銷增加半圓型的配重來抵消活塞的力量。將曲軸銷的間隔設計相差180度(缸數不同,間隔角度也就不同),目的是分散點火的順序,讓曲軸的受力比較平均。
 
「動平衡」的意思是物體要在重心點旋轉,必須平衡所有的力才能維持。引擎的運作大多依靠零件的旋轉組成,尤其位於下半座的曲軸經過動平衡過後,運轉才變得很平順,為什麼?
 

▲這顆四缸引擎的點火順序: 1→2→4→3,而且四行程引擎的曲軸迴轉2圈(720度)才完成一次動力的循環。
 
以四缸引擎來說,四組活塞連桿不斷的對曲軸施壓,就會產生彎折力、扭轉力,經過計算測出相當於六個70kg的成年男性不斷的在橫梁上跳,若沒有平衡掉這些力量,引擎會很瘋狂的抖動。因此在曲軸銷增加半圓型的配重來抵消活塞的力量。為了避免同時點火而導致曲軸被扭斷,將曲軸銷的間隔設計相差180度(缸數不同,間隔角度也就不同),目的是分散點火的順序,讓曲軸的受力比較平均。


▲當3400rpm時,曲軸沒有飛輪的話扭力波動非常大,造成輪胎無法順利滾動,車子就一快一慢的前進。有飛輪的助陣,同樣在3400rpm的扭力曲線的擺動小很多,至少不會掉入負值,當然自排車就以扭力轉換器取代飛輪的作用。
 
尤其直列或橫列四缸引擎,當兩個活塞到上死點時,另外兩個活塞並沒達到理想的下死點位置,導致活塞向上運動會比向下更快,就出現次級的慣性力,隨著排氣量和缸數的增加,震動感更加的強烈。所以,曲軸兩側都會安裝平衡軸,軸上有小半圓的配重,利用齒輪跟曲軸一起旋轉,以對向旋轉的方式來製造跟活塞運動相反方向的力,減少慣性力的產生。最後,飛輪的慣性力能抑制進氣、排氣、壓縮行程的迴轉速度,讓引擎的轉速能夠平穩。因此,缸數愈多的引擎,動力重疊的角度愈大,沒必要儲存太多能量的飛輪就能輕量化來提高加速性。


▲直列或橫列四缸引擎,因先天的設計缺陷而出現次級的慣性力。所以,曲軸兩側都會安裝平衡軸,以對向旋轉的方式來製造跟活塞運動相反方向的力,減少慣性力的產生。
 
▲V型引擎的優點是汽缸運作時左右的晃動互相抵消,不需要平衡軸來減少慣性力。關鍵在於汽缸的夾角計算(以60、90、120度夾角為主),如90度夾角的V8,代表曲軸每轉90度就點火一次來平衡所有點火的出力。